JP2010016184A

JP2010016184A - シリコンウェーハ裏面の突起検査方法およびシリコンウェーハの製造方法

Info

Publication number: JP2010016184A
Application number: JP2008174785A
Authority: JP
Inventors: Teruki Tanaka; 輝紀田中
Original assignee: Sumco Corp
Current assignee: Sumco Corp
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2010-01-21

Abstract

【課題】シリコンウェーハ裏面生じた突起を容易かつ高精度に判別できるシリコンウェーハ裏面の突起検査方法およびこれを用いたシリコンウェーハの製造方法を提供する。
【解決手段】シリコンウェーハＷの裏面に生じた突起を検査する方法であって、シリコンウェーハ裏面を所定の半径幅ごとおよび所定の中心角範囲ごとに区切ることによって、シリコンウェーハ裏面を複数のセルＣｅの集合体として仮想分割する準備ステップと、セルＣｅごとに、光照射により形成される干渉縞をもとに前記突起の有無を判別する評価ステップと、を含むことを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、シリコンウェーハの裏面に生じる突起を判別する突起検査方法およびこの突起検査方法を使用したシリコンウェーハの製造方法に関するものである。

シリコンウェーハにイオン注入するイオンインプラ装置には、ウェーハのエッジおよび裏面にピン等の支持体を当接させてウェーハを支持する構成のものがある。このような構成のイオンインプラ装置によって、シリコンウェーハにイオン注入すると、上記支持体に当接していたウェーハ裏面部分に多数の突起を生じることがある。

上記ウェーハ裏面に生じる突起の有無については、従来は目視によって検査していた。しかしながら、目視検査では、突起であるのか、凹みであるのかを判別することが困難であった。ウェーハ裏面に突起があると、ウェーハの平坦度を悪くする要因となり、フォトリソ，ドライエッチング，ＣＶＤ等においてシリコンウェーハをステージ等にチャッキングすることができないことがある（例えば特許文献１参照）。しかし、凹みについては、チャッキングすることができないことの要因にはなり難い。このため、凹みを除いて突起のみを容易に判別可能な検査方法（評価方法）の要望が高まっている。
特開２００７−２２０９７４号公報

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、シリコンウェーハ裏面に生じた突起を容易かつ高精度に判別できるシリコンウェーハ裏面の突起検査方法およびこの突起検査方法を用いたシリコンウェーハの製造方法を提供するものである。特に、ウェーハエッジ近傍の裏面部分に生じた突起を短時間で高精度に判別可能な検査方法を提供することを目的とする。

本発明のシリコン裏面の突起検査方法は、シリコンウェーハ裏面に生じた突起を検査する方法であって、前記シリコンウェーハ裏面を所定の半径幅ごとおよび所定の中心角範囲ごとに区切ることによって、前記シリコンウェーハ裏面を複数のセルの集合体として仮想分割する準備ステップと、前記セルごとに、光照射により形成される干渉縞をもとに前記突起の有無を判別する評価ステップと、を含むことを特徴とすることを特徴とする。

本発明のシリコンウェーハの製造方法は、上記シリコン裏面の突起検査方法を実施し、その結果をもとに、前記突起が高さ０．０１μｍ以下であれば良品、そうでなければ不良品として、前記シリコンウェーハの良否判定をする選別ステップを含むことを特徴とすることを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。

本発明によれば、シリコンウェーハ裏面のセルごとに、光照射による干渉縞をもとに突起を判別することにより、シリコンウェーハ裏面に生じた突起を容易かつ高精度に判別できるという効果がある。

以下、本発明を、図面を参照して詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

［イオン注入］
図１はシリコンウェーハをイオンインプラ装置にセットした様子を説明する平面図である。図１に示すように、イオンインプラ装置のウェーハステージには、ストッパーＳと、２本のチャックピンＰａ，Ｐｂと、２つの裏面ピンＵａ，Ｕｂとが設けられている。

シリコンウェーハＷが上記ステージにセットされたとき、ストッパーＳおよびチャックピンＰａ，Ｐｂはウェーハの周端面（エッジ）に当接しており、裏面ピンＵａ，Ｕｂはエッジ近傍のウェーハ裏面に当接している。

シリコンウェーハの中心からストッパーＳが配置されている半径ｒ方向を中心角θ（ウェーハの中心Ｏと半径ｒ方向のなす角）＝０°の基準位置として、チャックピンＰａは中心角θ＝１５０°の位置、チャックピンＰｂは中心角θ＝２１０°の位置にそれぞれ配置されている。また、ストッパーＳの位置を基準として、裏面ピンＵａは中心角１４０°の位置、裏面ピンＵｂは中心角θ＝２２０°の位置にそれぞれ配置されている。

１枚のシリコンウェーハにつき、合計３回のイオン注入をする。ウェーハＷに形成されたノッチＷｎの上記ステージ上での位置を変えて、第１回目のイオン注入（Ｍ１イオン注入とする）、第２回目のイオン注入（Ｍ２イオン注入とする）、第３回目のイオン注入（Ｍ３イオン注入とする）をそれぞれ実施する。

Ｍ１イオン注入では、ノッチＷｎが中心角θ＝２７０°の位置（図１のノッチＷｎ（Ｍ１））になるように、ウェーハＷをステージにセットする。また、Ｍ２イオン注入では、ノッチＷｎが中心角θ＝９０°の位置（図１のノッチＷｎ（Ｍ２））になるようにウェーハＷをステージにセットする。また、Ｍ３イオン注入では、ノッチＷｎが中心角θ＝１８０°の位置（図１のノッチＷｎ（Ｍ３））になるようにウェーハＷをステージにセットする。

図２は３回のイオン注入においてのシリコンウェーハの位置を説明する平面図であり、Ｍ１〜Ｍ３イオン注入時においてのウェーハＷのノッチＷｎの位置が一致するようにした合成図である。

図２において、Ｍ１イオン注入時のストッパーＳの位置はＳ（Ｍ１）、チャックピンＰａの位置はＰａ（Ｍ１）、チャックピンＰｂの位置はＰｂ（Ｍ１）、裏面ピンＵａの位置はＵａ（Ｍ１）、裏面ピンＵｂの位置はＵｂ（Ｍ１）である。Ｍ２イオン注入時およびＭ３イオン注入時のストッパーの位置およびピンの位置の表記も、上記Ｍ１イオン注入時と同様である。

図２に準じると、ストッパーＳ（Ｍ１）の位置を中心角θ＝０°の基準位置として、チャックピンＰｂ（Ｍ２）の位置は中心角θ＝３０°、裏面ピンＵｂ（Ｍ２）の位置は中心角θ＝４０°、ストッパーＳ（Ｍ３）の位置は中心角θ＝９０°、裏面ピンＵａ（Ｍ１）の位置は中心角θ＝１４０°、チャックピンＰａ（Ｍ１）の位置は中心角θ＝１５０°、ストッパーＳ（Ｍ２）の位置は中心角θ＝１８０°、チャックピンＰｂ（Ｍ１）の位置は中心角θ＝２１０°、裏面ピンＵｂ（Ｍ１）の位置は中心角θ＝２２０°、裏面ピンＵａ（Ｍ３）の位置は中心角θ＝２３０°、チャックピンＰａ（Ｍ３）の位置は中心角θ＝２４０°、ノッチＷｎの位置は中心角θ＝２７０°、チャックピンＰｂ（Ｍ３）の位置は中心角θ＝３００°、裏面ピンＵｂ（Ｍ３）の位置は中心角θ＝３１０°、裏面ピンＵａ（Ｍ２）の位置は中心角θ＝３２０°、チャックピンＰａ（Ｍ２）の位置は中心角θ＝３３０°である。

［セル分割の準備］
図３はシリコンウェーハ裏面を突起検査の検査単位となる複数のセルに仮想分割した様子を説明する図である。図３のように、上記のイオン注入をしたシリコンウェーハ裏面を、突起の検査単位となる複数のセルＣｅに仮想設定する。

シリコンウェーハ裏面に生じる突起は、イオンインプラ装置の裏面ピンとの当接等に起因して生じ、裏面ピンはウェーハエッジの近傍でウェーハ裏面に当接するので（図１および図２参照）、ウェーハ裏面においてのエッジの近傍領域でその発生頻度が高いと考えられる。従って、図３に示すように、突起の有無を検査するセルＣｅを、ウェーハ裏面全域ではなく、ウェーハエッジの近傍領域に設定することは有効である。なお、上記裏面ピンに付いていた異物が上記突起を生じる一因と考えられることから、突起が発生したら、イオンインプラ装置の裏面ピンを交換することは、上記突起の発生を防止するための有用な手段である。

具体的には、所定の半径幅（半径方向の所定幅）および所定の中心角範囲ごとにウェーハ裏面を区切ることによって、複数のセルを仮想的に設定する。この検査単位セルの設定は、図３に示すように、半径方向の範囲を１０ｍｍ、中心角範囲を５°として、幅１０ｍｍの１つの円環領域に、合計７２セルを設定することが望ましい。

図３では、上記イオンインプラ装置の裏面ピンの当接する位置が、ウェーハエッジより３ｍｍ〜２３ｍｍ内側の範囲内にあることから、ウェーハエッジより３ｍｍ〜１３ｍｍ内側の円環領域Ｒ１、ウェーハエッジより１３ｍｍ〜２３ｍｍ内側の円環領域Ｒ２のそれぞれを中心角範囲５°ごとに区切って、合計１４４セルを検査単位セルとして設定している。なお、円環領域Ｒ２のさらに内側の１または複数の円環領域に検査単位セルを追加設定することも勿論可能である。

なお、これらのセルについて、例えば、中心角範囲３５７．５°〜２．５°のセルを角度０°のセル、中心角範囲３０７．５°〜３１２．５°のセルを角度３１０°のセル、等と表記する。従って、円環領域Ｒ１の角度３１０°のセルと表記した場合には、ウェーハエッジより３ｍｍ〜１３ｍｍ内側の半径範囲の中心角範囲３０７．５°〜３１２．５°のセルを意味する。

［突起の評価］
シリコンウェーハ裏面に光を照射し、これによって形成される干渉縞をもとに、セルＣｅごとに突起の有無を判別する。例えば、ウェーハ裏面の中央領域を基準面として、基準面からのセルの高さがあらかじめ設定した閾値以上であればそのセル内に前記突起を生じており、そうでなければそのセル内に前記突起を生じていないと判別する。

シリコンウェーハ裏面に生じる突起は、イオンインプラ装置の裏面ピンから付いた異物等が考えられ、高さ１００ｎｍ以上の大きなものもあるが、フォトリソ時等のウェーハ平坦度を確保するためには、例えば１０ｎｍ以上の突起を見つける必要がある。

このような突起を高精度に計測するには、静電容量を計測する手法よりも光照射による干渉縞を計測する手法のほうが望ましい。ここでは、光照射による干渉縞をもとに突起を計測する計測装置として、KLA-Tencor社製の「WaferSight」を使用する。

図４は図１および図２において説明した上記イオン注入をした１枚のシリコンウェーハ裏面の円環領域Ｒ１，Ｒ２について上記計測をしたときの計測値を示す図である。この図４では、円環領域Ｒ１の角度３１０°のセルの計測値が１５ｎｍを超えている。このセル位置は、Ｍ３イオン注入時にインプラ装置の裏面ピンＵｂ（Ｍ３）が当接する位置である。このため、裏面ピンＵｂ（Ｍ３）に当接したことに起因して、上記円環領域Ｒ１の角度３１０°のセル位置に突起を生じたものと考えられる。

また、図４より、基準面（０ｎｍ）から高さ１０ｎｍを閾値としてあらかじめ設定しておき、上記光照射の干渉縞によるセルの計測値が１０ｎｍ以上であれば、そのセルには突起を生じており、セルの計測値が１０ｎｍ未満であれば、そのセルには突起を生じていないとすることにより、それぞれのセルの突起の有無を判別できることが判る。

図５は本発明のシリコンウェーハ裏面の突起検査方法を合計１３４３枚のシリコンウェーハに適用したときの突起の発生位置および発生数を示す図である。図５では、円環領域Ｒ１の角度４０°の位置で突起の発生数６であるが、この位置はＭ２イオン注入時に裏面ピンＵｂ（Ｍ２）の位置に相当する。また、円環領域Ｒ１の角度１３５°の位置で突起の発生数７であるが、この位置は、Ｍ１イオン注入時の裏面ピンＵａ（Ｍ１）の位置（中心角θ＝１４０°）の近隣である。

また同様に、円環領域Ｒ１の角度２２０°の位置で突起の発生数３、円環領域Ｒ２の同じ角度２２０°の位置で突起の発生数１であって、この角度での突起の合計発生数４であるが、これらの位置は、Ｍ１イオン注入時の裏面ピンＵｂ（Ｍ１）の位置に相当する。

さらに、円環領域Ｒ１の角度３１０°の位置で突起の発生数７であり、円環領域Ｒ１の角度３２０°の位置で突起の発生数６であるが、これらの位置はそれぞれ、Ｍ３イオン注入時の裏面ピンＵｂ（Ｍ３）の位置、Ｍ２イオン注入時の裏面ピンＵａ（Ｍ２）の位置に相当する。また、円環領域Ｒ１の角度３１５°の位置でも突起の発生数６であるが、この位置は、裏面ピンＵｂ（Ｍ３）と裏面ピンＵａ（Ｍ２）の間であって、これらの裏面ピンの近隣位置である。

以上のように本発明のシリコンウェーハ裏面の突起検査方法によれば、シリコンウェーハ裏面のセルごとに、光照射による干渉縞をもとに突起を判別することにより、図５のように、シリコンウェーハ裏面に生じた突起を容易かつ高精度に判別することができる。

また、ウェーハ裏面領域の内、突起を生じる頻度が高い領域、例えばイオン注入をしたシリコンウェーハについてはインプラ装置の裏面ピンが当接するウェーハエッジ近傍の円環領域のセルのみを検査することによって、検査の時間を短くすることができる。

さらには、イオン注入をするにあたっては、一般に、インプラ装置の裏面ピンに対するシリコンウェーハのノッチ位置があらかじめ定められているので、ウェーハ裏面領域の内、裏面ピンが当接する領域およびその近傍領域のセルのみを検査することによって、検査の時間をさらに短縮することができる。

［ウェーハの選別］
この本発明のシリコンウェーハ裏面の突起検査方法は、シリコンウェーハの製造に使用される。例えば、イオン注入したシリコンウェーハについて、本突起検査方法を実施し、その検査結果をもとに、突起のない良品と、突起を生じている不良品とに選別する。あるいは、微小突起が許容される場合には、例えば、上記突起検査において閾値を下げて（例えば５ｎｍ）突起の有無を判別し、突起数が所定数以内であれば良品とし、突起数が上記所定個数を超える場合には不良品として選別する。

このように、突起についての良品規格をあらかじめ設定しておき、本発明によるシリコン裏面突起の検査結果をもとに、突起が上記規格に適合していれば良品、そうでなければ不良品として、シリコンウェーハの良否判定をすることにより、裏面に突起を生じている不良品を簡易かつ高精度に選別することができる。例えば、突起が高さ０．０１μｍ以下であれば良品、そうでなければ不良品として、シリコンウェーハの良否判定をする。

また、ウェーハ裏面領域の内、突起を生じる頻度が高い領域、例えばイオン注入したシリコンウェーハについてはインプラ装置の裏面ピンが当接するウェーハエッジ近傍の円環領域のセルを優先的に検査し、その検査結果をもとに１回目の良否選別を実施し、良品と判定されたウェーハのみについて、ウェーハ裏面領域の内の他の領域について突起検査をし、その検査結果をもとに２回目の良否選別をすることも可能である。また、上記他の領域については突起検査および良否判定をしないようにすることも可能である。このように、突起を生じる頻度が高い領域について優先的に突起検査をすることにより、シリコンウェーハ製造の効率化を図ることができる。

さらには、ウェーハエッジ近傍の円環領域の内、裏面ピンが当接するセルおよびその近傍のセルを優先的に検査し、その検査結果をもとに１回目の良否選別を実施し、良品と判定されたウェーハのみについて、ウェーハ裏面領域の内の他の領域について突起検査をし、その検査結果をもとに２回目の良否選別をすることも可能である。また、上記他の領域については突起検査および良否判定をしないようにすることも可能である。これにより、上記円環領域の全セルを検査する場合よりもさらに、シリコンウェーハ製造の効率化を図ることができる。

以上、イオン注入したシリコンウェーハに本発明を適用した場合について説明したが、本発明はイオン注入していないシリコンウェーハの裏面突起の検査にも適用できることは言うまでもない。

シリコンウェーハをイオンインプラ装置にセットした様子を説明する平面図である。３回のイオン注入においてのシリコンウェーハの位置を説明する平面図である。シリコンウェーハ裏面を突起検査の検査単位となる複数のセルに仮想分割した様子を説明する図である。イオン注入をした１枚のシリコンウェーハ裏面においての基準面からの高さの計測値を示す図である。本発明のシリコンウェーハ裏面の突起検査方法を合計１３４３枚のシリコンウェーハに適用したときの突起の発生位置および発生数を示す図である。

符号の説明

Ｃｅウェーハ裏面の仮想セル、Ｏウェーハ中心、Ｒ１，Ｒ２ウェーハ裏面の仮想円環領域、Ｕａ，Ｕｂ裏面ピン、Ｗシリコンウェーハ、Ｗｅシリコンウェーハエッジ、Ｗｎシリコンウェーハのノッチ。

Claims

シリコンウェーハ裏面に生じた突起を検査する方法であって、
前記シリコンウェーハ裏面を所定の半径幅ごとおよび所定の中心角範囲ごとに区切ることによって、前記シリコンウェーハ裏面を複数のセルの集合体として仮想分割する準備ステップと、
前記セルごとに、光照射により形成される干渉縞をもとに前記突起の有無を判別する評価ステップと、
を含むことを特徴とするシリコン裏面の突起検査方法。
前記評価ステップは、基準面からの高さがあらかじめ設定した閾値以上であればそのセル内に前記突起を生じており、そうでなければそのセル内に前記突起を生じていないと判別することを特徴とする請求項１に記載のシリコン裏面の突起検査方法。
前記複数のセルは、半径幅１０ｍｍごと、および中心角範囲５°ごとに、前記シリコンウェーハ裏面を区切ったものであることを特徴とする請求項１または２に記載のシリコン裏面の突起検査方法。
請求項１ないし３のいずれかに記載のシリコンウェーハ裏面の突起検査方法を実施し、その結果をもとに、前記突起が高さ０．０１μｍ以下であれば良品、そうでなければ不良品として、シリコンウェーハの良否判定をする選別ステップを含むことを特徴とするシリコンウェーハの製造方法。
シリコンウェーハのエッジ近傍の所定幅の円環領域について、優先的に前記評価ステップおよび前記良否判定ステップを実施することを特徴とする請求項４に記載のシリコンウェーハの製造方法。
イオン注入したシリコンウェーハのエッジ近傍の所定幅の円環領域内の所定のセルについて、優先的に前記評価ステップおよび前記選別ステップを実施することを特徴とする請求項４に記載のシリコンウェーハの製造方法。